( 大庆油田工程限公司 , 黑龙江 大庆 163712 )
迪 3 吴 赵凤玲 孟祥春 梁辉诚 韩丽华 冯晓敏 江 能
摘 要 : 研制了对反相原油乳状液兼有良好清水和快速脱水作用的微乳液型破乳剂 ，并将其应用于大庆油田 喇 Ⅱ21联合站的原油脱水和采出水处理中 。在喇 Ⅱ21 联合站原有的一段游离水脱除加二段电脱水原油脱水工艺 和一级沉降加一级纤维球过滤采出水处理工艺不变的情况下 ，在采出液中投加 15m g /L 研制的反相原油乳状液破 乳剂后 ，游离水脱除器放水的平均含油量由投加微乳液型破乳剂前的 200415m g /L 降低到 44218m g /L ，处理后采出 水的平均含油量由投加微乳液型破乳剂前的 3112m g /L 降低到 411m g /L ，药剂费用为 0114元 /m 3 。
关键词 : 原油 ; 反相乳状液 ; 破乳剂 ; 微乳液 ; 采出水
Form u l a t i on an d A pp l i ca t i on of M icroem u l s i f ied I n ver s e
D em u l s i f ier for C r ude O il
W U D i, ZH A O F en g 2l ing, M EN G X i a n g 2chun, L IAN G H u i 2c h e n g, HAN L i 2hua,
FEN G X iao 2m in, J I A N G N eng
(D a q ing O ilfie ld En ginee r in g Co . , L td . , D a q i ng 163712, Ch i na )
A b stra c t: A m ic r oem u lsion typ e dem u lsifie r, fea t u ring b o th g ood wa te r c la rifying and dewa te ring func tion s on the i n 2
ve rse em u lsion fo r c rude o il u sed a t L a II 21 fl o w sta ti o n of D aq ing O ilfie ld, wa s fo r m u la ted . W ith a d o sag e of 15m g /L i n the feed c rude o il em u lsion and a co st of R MB 0114 Yuan p e r m 3
fo r chem ica l reag en ts, the m ic r oem u lsion typ e dem u lsi f i e r r e 2 duced the ave rag e o il con ten t of the effluen t wa te r of F W K O ( free wa te r knock ou t ) fr o m 200415m g /L to 44218m g /L , and l o we red the o il con ten t of the fina l trea ted o ily wa te r fr om 3112m g /L to 411m g /L w itho u t changing the existen t dew a t e r i n g p roce s s of o i ly wa t e r ba s ed on se t tling, e l ec t rica l coa l e s cence and filtra t ion w i th fibe r ba l l .
Key word s : c r ude o i l; inve r se em u l si o n; dem u l sifie r ; m ic r oem u l si o n; o i ly wa t e r
国内大部分陆上油田现已进入高含水开发期 , 油井采出液已由油田开发初期的 W /O 型转变为 O / W 型或 W /O /W 型 。与 W /O 型 采出 液 相比 , O /W 型和 W /O /W 型采出液的破乳难度虽有所降低 ，但 也存在着脱出污水含油量和吨油破乳剂用量高的问 题 。目前 ，国内在反相原油乳状液脱水中普遍使用 水溶性的非离子型和阳离子型药剂及其复配物 ，虽 然可以显著降低脱出污水的含油量 ，但由于水溶性 破乳剂难以进入油相 ，一般需要在脱除游离水后二 次投加破乳剂或增大破乳剂的用量 。 为降低地面油水分离过程的药剂用量和采出水 处理系统的负荷 ，提高原油脱水和采出水处理设施 的效率 ，应根据反相原油乳状液的油水分离特性和
破乳剂在其中的传质过程研制同时兼有清水和快速
脱水作用的新型破乳剂 。
1 反相原油乳状液油水分离过程的特点
反相原油乳状液的破乳过程可分解为油水相分 离和 W /O 型 乳 化 原 油 脱 水 两 个 阶 段 。O /W 型 和 W /O /W 型原油乳状液的外相为水相 , 加入到其中 的破乳剂首先进入到水相中 。由于 O /W 型和
W / O /W 型原油乳状液静置后很快就发生相分离 ，油水 接触面积随之大幅度降低 ，因而加到水相中的破乳 剂向油相中的传质过程主要发生在油水分相之前 , 破乳剂能否在油水分相前进入到油相中对 O /W 型 或 W /O /W 型采出液的破乳有显著的影响 。根据上
3 收稿日期 : 2005211 210
作者简介 : 吴迪 ( 19672) ，男 ，高级工程师 , 博士后 ，副总工程师 ，主要从事油气采集和油田水处理化学剂的研究工作 。
〃11〃2006 年 3 月21 日吴迪，等: 微乳液型反相破乳剂的研制及应用
述分析，用于反相原油乳状液的破乳剂应同时具有下列3个特性: ①能使油珠快速聚集和聚并; ②快速向油相中迁移; ③对W /O 型乳化原油有良好的破乳作用。
第一个特性要求破乳剂能在O /W 型和W /O / W 型原油乳状液相分离过程中使油珠快速长大，便于下一步的W /O 型乳化原油破乳。第二和第三个特性则要求破乳剂能快速进入油相并使油相中的水滴快速聚集和聚并。单剂筛选方法为: 预先在150mL 的配方瓶中投加0115 g浓度为 1 %的药剂水溶液, 现场接取100mL 喇Ⅱ21联合站游离水脱除器进液，手振50 次后，比较投加不同药剂的配方瓶中的水。油溶性单剂筛选方法为：在100 g从喇Ⅱ21 联合站游离水脱除器进液中分离出的乳化原油(水的质量分
数为2816 %)中加入0125 g浓度为1 %的二甲苯溶液，手振50 次后，比较投加不同药剂的配方瓶中乳化原油在45 ℃ 下的脱水速度。
微乳液型破乳剂的制备步骤如下: ①用亲水溶剂将水溶性破乳剂稀释成浓度为20 %～60 %的中间品; ②用亲油性溶剂将油溶性破乳剂稀释成浓度为40 % ～60 %的中间品; ③按1 ∶1 ～9 ∶1 的比例将水溶性中间品和油溶性中间品混合均匀后将其置于离心试管中，在4500 r /m i n的转速( 3000 g)下离心处理5m i n，其中不分层的配方即为微乳液型配方。
3. 2 破乳剂性能评价
在3000mL 的具盖玻璃细口瓶中投加715 g浓度为1 %的微乳液型破乳剂水分散液, 现场接取2500mL 喇Ⅱ21联合站游离水脱除器进液, 手振50 次后，放入45 ℃的水浴中静置沉降, 每隔30m i n 从油水界面以下50mm 处取水样测试水相含油量, 215 h时从油层上部取样测试油相水含量。筛选出一个对喇Ⅱ21 联合站游离水脱除器进
液兼有清水和快速破乳作用的微乳液型破乳剂配方，命名为SP1002。经采用B r ookhaven Ze t aP l u s粒度分析仪测试，浓度为1 %的SP1002 水分散液的平均液滴粒径为162 n m。2003 年7 月 2 日喇Ⅱ21 联合站采出水的主要水质数据见表1。
表 1 喇Ⅱ21联合站采出水主要水质和物性数据
2 反相原油乳状液破乳剂的配方设计
由于很难到同时具备上述3个特性的破乳剂单剂，为解决这一问题，需要在破乳剂配方中复合使用对油珠聚集和聚并作用强的水溶性破乳剂和对W /O 型乳化原油破乳作用强的油溶性破乳剂。为便于破乳剂在水相中的分散和向油相中的快速迁移，应在配方中同时使用亲水和亲油两种溶剂，其中的一条重要途径是采用微乳液剂型。
微乳液型破乳剂中同时含有油溶性和水溶性活性成分、亲水和亲油溶剂，将其分散到反相原油乳状液中大部分水溶性活性成分和亲水溶剂会快速溶入水相中而使油珠发生快速聚集和聚结，油溶性活性成分和亲油性溶剂会在水相中形成亚微米级的液滴，这些亚微米级的液滴则通过与油珠之间的聚并而溶入油相并扩散到油相内部的油水界面区域，促进油相中水滴的聚集和聚并。另外，微乳液型破乳剂分散在水相中形成的亚微米级的液滴在相邻两油珠的接近过程中与油珠发生聚并，或受油水界面对其几何堆积的约束被从两油珠之间挤出时，产生的渗透压不平衡对油珠也有显著的聚集和聚并作用。可根据反相原油乳状液的含水率及水相和油相中各
自所需水溶性和油溶性成分的适宜浓度来调整微乳液型破乳剂中水溶性和油溶性成分的比例，使其兼有清水和快速破乳双重功效。
测试项目测试数据
如何自制夹蛋器
7196
01795
7218
3010
支承板93117
154818
610
3910
超细纤维布412
55814
313811 pH
视粘度
ρ(聚丙烯酰胺) / (m g /L )
ρ( Ca2 + )/ (m g /L )
ρ( K + + N a + ) / (m g /L )
ρ( HCO
3
2) / (m g /L ) ρ(M g2
+ ) / (m g /L ) ρ(OH - ) /
(m g /L )
3 微乳液型破乳剂的制备和性能评价
3. 1 破乳剂的制备
在制备微乳液型破乳剂之前，首先用大庆油田
第六采油厂喇Ⅱ21联合站游离水脱除器进液(含水率为94 % , 水相聚合物含量为7218m g/L ) , 分别筛选了清水作用强的水溶性破乳剂单剂和对W /O 型乳化原油破乳作用强的油溶性破乳剂单剂。水溶性
2 -
ρ( CO
3
) / (m g /L )
ρ( S O2 - )/ (m g /L )
4
ρ( C l - )/ (m g /L )
ρ( TD S) / (m g /L )
注: 视粘度单位为m Pa〃s (40 ℃, 7143 s - 1 )
〃12〃
精细与专用化学品 第 14 卷第 6期
采用上述步骤评价 SP1002 对喇 Ⅱ21 联合站游 离水脱除器进液的油水分离效果见图 1 和表 2。
4 现场试验
如图 2中所示 ，喇 Ⅱ21 联合站游离水脱除和原
油脱水系统采用一段游离水脱 除和 二 段电 脱水 工 艺 ，处理温度为 41 ～46 ℃, 破乳剂加药点设在转油 站 来 液 汇 管 处 , 2003 年 7 月 的 处 理 液 量 为
30000m 3
/ d ，外输 油 量为 1500 t / d , 分离 出 的 采 出 水
一部分送外站处理 ，另一部分经污水沉降罐缓冲和 沉降后采用一级纤维球过滤器过滤 ，在污水沉降罐 进口处设有絮凝剂加药点 , 处理温度为 40 ～41 ℃,
2003年 7 月和 8 月的处理水量为 8000m 3
/ d 。 2003 年 7 月喇 Ⅱ21 联合站在用油水分离设备的主要技
术参数见表 3。受采出液性质的影响 , 该站游离水 脱除器放水含油量多年 来一 直 在 1000m g /L 以 上 , 严重时可达 2000m g /L 以上 , 来水含 油 量过 高造 成 该站采出水处理困难 ，滤后污水含油量难以达标 。
图 1 S P1002对喇 Ⅱ21联合站反相原油乳状
液
的油水分离效果
特种设备检验检测人员管理系统表 2 S P1002对喇 Ⅱ21联合站反相原油乳状
液 的破乳脱水效果
加药量 / (m g 〃L - 1 )
沉降温度
/ ℃
沉降时间
/ h 油相水的质量
含量 / % 0
40
215
1619 20 40 215
上路床714
由图 1和表 2中可见 ，破乳剂 SP1002 对喇 Ⅱ21 联合站反相原油乳状液有良好的油水分离效果 ，加
药量为 20m g /L 时可将游离水脱除器进液经 30m i n 、 40 ℃静置沉降后的水相含油量由 196911m g /L 降低 到 38216m g /L , 可 将 游 离 水 脱 除 器 进 液 经 215 h 、 40 ℃静 置 沉 降 后 的 油 相 水 含 量 由 1619 % 降 低 到 714 % 。
图 2 喇 Ⅱ21联合站原油脱水和采出水处理流程
表 3 现场期间喇 Ⅱ21联合站在用油水分离设备的技术参数
负荷 / (m 3 〃d - 1 )
设备名称 在用数量 /个
规格尺寸 处理介质 介质温度 / ℃
Φ4m ×20m
Φ4m ×16m
2000m 3
改性纤维球滤料 Φ4m
游离水脱除器 电 脱 水 器 污 水 沉 降 罐
过 滤 罐
5 含水原油 含水原油 采 出 水 采 出 水
30000 41 ～42 45 ～46 40 ～41
40
4 3000 2 8000 4
8000
喇 Ⅱ21 联合站投加破乳剂 在污水沉降罐进水中投加 1215m g /L 阳离子型高分
子絮凝剂 , 7月 19日后停加絮凝剂 。与投加水溶性 聚醚型破乳剂和阳离子有机高分子聚合物相比 ，喇 Ⅱ21 联合站投加 SP1002 期间电脱水器的运行稳
定 性显著提高 ，运行电流比试验前略有下降 ，且在接受 站外污油的过程中仍能保持正常运行 ，外输净化油
SP1002 现场试验从
2003年 7 月 15 日开始到 7 月 28 日结束 ，试验期间 用 SP1002 替代该站原来使用的水溶性聚醚型破乳 剂和阳离子有机高分子聚合物 (按游离水脱除器进 液计的加药量合计为 16167m g /L , 水溶性聚醚型破 乳剂和阳离子有机高分子的质量比为 1 ∶4 ) ，按游离 水脱除器进液计的加药量降低为 15m g /L 。试验前
〃13〃
2006 年 3 月 21 日 吴迪 ，等 : 微乳液型反相破乳剂的研制及应用
表 4 现场试验前和试验期间污水含油量数据
污水含油量 / (m g 〃L - 1 )
自制室内单杠
加药量 / (m g 〃L - 1
)
水样名称
药剂型号 1 2 3 4 5 平均 原药剂 3
SP1002
原药剂 3
SP1002
原药剂 3
SP1002
16167 15 16167 15 16167 15
103812 51514 178 2612 51 511
198613 31315 7412 2619 2410 912
228212 74319 6717 2813 2719 116
204913 41416 7917 2217 2918 215
266614 22615 11613 2119 2313 119
200415 44218 10312 2512 3112 411
游离水脱除器放水 滤前水 滤后水
注 ：水溶性聚醚型破乳剂和阳离子有机高分子聚合物的质量比为 1 ∶4；污水沉降罐进水中投加 1215m g /L 阳离子型高分子絮凝剂 。
表 5 现场试验前和试验期间污水悬浮固体含量数据
污水悬浮固体含量 / (m g 〃L - 1 )
加药量
/ (m g 〃L - 1 )
水样名称 药剂型号 1 2 3 4 5 平均
原药剂 3
SP1002
原药剂 3
SP1002
滤前水 16167 15 16167 15
22127 7118 20138 6139
24190 15197 13173 9113
26192 15146 12118 2161
23114 18149 13142 6103
33107 17137 17104 3166
26106 14189 15135 5156
滤后水
注 ：水溶性聚醚型破乳剂和阳离子有机高分子聚合物的质量比为 1 ∶4；污水沉降罐进水中投加 1215m g /L 阳离子型高分子絮凝剂 。
表 6 现场试验前和试验期间污水悬浮物粒径中值数据
污水悬浮物粒径中值 /μm
加药量 / (m g 〃L - 1
)
水样名称 药剂型号 1 2 3 4 5 平均
原药剂 3
SP1002
滤后水
16167
15 2135
1184
2159
1174
2146
1180
2165
1174
2110
2100
2143
1182
注 ：水溶性聚醚型破乳剂和阳离子有机高分子聚合物的质量比为 1 ∶4；污水沉降罐进水中投加 1215m g /L 阳离子型高分子絮凝剂 。
现场试验期前和试验期间最后 5天的污水含油 量 、悬浮固体含量及悬浮物粒径中值数据见表 4 ～ 表 6。由表 4 中可见 ，喇 Ⅱ21 联合站用微乳液型破 乳剂 SP1002替代水溶性聚醚型破乳剂和阳离子有 机高分子聚合物后 ，各点污水含油量均大幅度下降 , 在破乳剂加药量由 1617m g /L 下降到 15m g /L 的情 况下 ，游离水脱除器放水的平均含油量由投加微乳 液型破乳剂前的 200415m g /L 降低到 44218m g /L；处 理后采出水的平均含油量由投加微乳液型破乳剂前 的 3112m g /L 降低到 411m g /L ，低于 20m g /L 的滤后 污水含油量指标 。
由表 5和表 6 中可见 ，喇 Ⅱ21 联合站用微乳液 型破乳剂 SP1002替代水溶性聚醚型破乳剂和阳离 子有机高分子聚合物并停加阳离子有机高分子絮凝 剂后滤前水的平均悬 浮 固体 含量 由 26106m g /L 降 低到 14189m g /L; 滤 后 水 的 平 均 悬 浮 固 体 含 量 由
15135m g /L 降低到 5156m g /L；滤后水的平均悬浮物
粒径中值由 2143
μm 降低到 1182μm 。 5 结论
( 1 )喇 Ⅱ21 联合站在游离水脱除器进液中投加 15m g /L 微乳液型反相破 乳剂 SP1002 , 游离 水脱 除
器放水的平均含油量由投加破乳剂前的 200415m g / L 降低到 44218m g /L；处理后含油污水的含油量 、悬 浮固体 含 量 和 悬 浮 物 粒 径 中 值 的 平 均 值 分 别 由
3112m g /L 、15135m g /L 和 2143μm 降低到 411m g /L 、 5156m g /L 和 1182μm ，分别低于 20m g /L 、10m g /L 和 5μm 的滤后污水相应各项指标 。
( 2 ) 2003 年 7 月 , SP1002 的价格为 9100 元 / t,
则在加药量为 15m g /L 情况下 , 按转油站来液计的 药剂费用为 0114元 /m 3 。 □
参考文献
〔1 〕崔正刚 ，殷福珊. 微乳化技术及应用 〔M 〕. 北京 : 中国轻工业出
版社 , 1999
〔2 〕吴迪 ，余刚 , 孟祥春 ，等. 三元复合驱采出水油水分离化学剂的
研制〔J 〕. 工业水处理 , 2003 , 23 ( 1 ) : 20 ～22
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议